地鐵系統(tǒng)Wi-Fi通信中的漫游與切換設(shè)計(jì)

文/張有利

隨著人們物質(zhì)生活水平的提升，對通信質(zhì)量方面的要求也逐漸增加，地鐵屬于人們出行的主要交通方式之一，在新時(shí)期背景下，在保障乘客舒適性的同時(shí)，還應(yīng)使通信質(zhì)量的的有效的提升，使其能夠方便順暢的使用Wi-Fi瀏覽信息和觀看視頻。對此，地鐵系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，能夠?qū)Φ罔F中的溫度、濕度、站臺情況、通信質(zhì)量等多方面參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督。

1 地鐵移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的切換

在移動(dòng)通信中，其切換質(zhì)量程度與信號連續(xù)性之間具有直接聯(lián)系。因此，對地鐵通信問題進(jìn)行研究時(shí)，首先需要分析切換問題。現(xiàn)有中心計(jì)算機(jī)STAPC與節(jié)點(diǎn)STA，將二者看成一個(gè)整體，主要由PC機(jī)、無線設(shè)備AP、路由器幾方面構(gòu)成，在局域網(wǎng)的范圍內(nèi)具有有限性。為了保障地鐵監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的方便快捷，需要發(fā)揮出子網(wǎng)的作用，在列車行駛的過程中，無論在何時(shí)何地，都需要保障與其中一臺PC機(jī)之間能夠進(jìn)行雙向通信。在地鐵通信的過程中，其中一個(gè)主機(jī)應(yīng)能夠發(fā)送原地址的數(shù)據(jù)包，也就是說，在STAPC與任意PC機(jī)在通信的過程中，PC機(jī)能夠顯示出STAPC的具體位置。在數(shù)據(jù)包傳送的過程中，包括發(fā)送、中轉(zhuǎn)和接收幾個(gè)階段。其中，需要經(jīng)過多次中轉(zhuǎn)才能夠完成，并且每個(gè)中轉(zhuǎn)站中分別包括一個(gè)主機(jī)和路由器，由路由器將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一個(gè)主機(jī)，以此類推，最終實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)哪康摹?/p>

在大數(shù)據(jù)的傳輸過程中，可能會(huì)由于沒有及時(shí)提醒而造成部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，在TCP協(xié)議中規(guī)定，在對大數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，可以將其分解成多個(gè)較小的數(shù)據(jù)包，并且每個(gè)小型數(shù)據(jù)包的傳輸目的相同，但是通過不同的路徑進(jìn)行傳送，這樣做便能夠有效減少數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)小型數(shù)據(jù)包達(dá)到目的地以后，再按照最初大數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行整合和組裝，但是在傳輸?shù)倪^程中，不允許提前對小數(shù)據(jù)包進(jìn)行組合。

由于地鐵始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在物理位置上也不斷的發(fā)生著變化，乘客所使用的移動(dòng)終端和監(jiān)控中心中顯示的列車相關(guān)信息也在不斷的改變著子網(wǎng)。從數(shù)據(jù)包傳送要求方面能夠得出，如若列車處于A子網(wǎng)范圍內(nèi)，則無線通信端口的IP地址則顯示的是子網(wǎng)A。此時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸則目的地位子網(wǎng)A，黨設(shè)備STA成功接收到數(shù)據(jù)包以后，才能夠?qū)⑵浒l(fā)送給STAPC。這時(shí)，如若列車已經(jīng)行駛到B子網(wǎng)的范圍內(nèi)，則數(shù)據(jù)包的目的地依然不會(huì)發(fā)生變化，繼續(xù)向目的地子網(wǎng)A傳送，無法將目的地改變?yōu)镾YAPC，對此，需要通過無線鏈路的方式來實(shí)現(xiàn)跨子網(wǎng)的切換。在具體的切換過程中，當(dāng)處于同一個(gè)子網(wǎng)中時(shí)，列車中的無線STA設(shè)備只能與單一的無線訪問點(diǎn)之間保持通信關(guān)系。

2 地鐵系統(tǒng)的漫游與切換設(shè)計(jì)

工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議在1997年被提出，此后被不斷的整理和完善，最終形成802.11x標(biāo)準(zhǔn)系列，其作為當(dāng)前無線局域網(wǎng)中的主流標(biāo)準(zhǔn)，而且也是Wi-Fi技術(shù)實(shí)施的基礎(chǔ)，工作頻段為2.4GHz，網(wǎng)速最高可達(dá)600Mbps。從802.11b的含義中能夠得出，所謂的漫游主要是指跨網(wǎng)切換，而移動(dòng)主要是指在網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行的切換。漫游和移動(dòng)的主要目的是通過服務(wù)器對用戶當(dāng)前所處位置進(jìn)行記錄，然后將用戶所處服務(wù)器與代理服務(wù)器之間進(jìn)行連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的傳送。

2.1 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)

地鐵通信系統(tǒng)主要由中心計(jì)算機(jī)STAPC與STA共同構(gòu)成，從功能性和移動(dòng)性的角度來看，可以將其理解成一個(gè)具有兩端口的節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)端口分別為無線和有線端口。首先，將有線端口和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間相互連接，能夠形成一個(gè)閉合鏈路，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與列車的STA鏈接。在地鐵的漫游與移動(dòng)協(xié)議當(dāng)中，由中心計(jì)算機(jī)STAPC與STA共同構(gòu)成的地鐵通信系統(tǒng)主要具備一些幾方面功能：

（1）提醒位置，提醒用戶所注冊的代理具體位置。

（2）默認(rèn)使用新的網(wǎng)關(guān)，隨著列車的不斷行駛，用戶的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)也處于不斷的移動(dòng)過程中，節(jié)點(diǎn)位置不停的發(fā)生改變，地鐵系統(tǒng)將會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)對網(wǎng)關(guān)進(jìn)行及時(shí)有效的更新。

（3）注冊信息，在訪問端口IP地址的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息的注冊。

2.2 隧道管理模塊設(shè)計(jì)

所謂的隧道主要是指用戶在家鄉(xiāng)與外地之間構(gòu)成的聯(lián)結(jié)關(guān)系，隨著用戶所處位置發(fā)生的改變，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)也在隨之發(fā)生著不同的變化。在用戶移動(dòng)的時(shí)，新隧道將會(huì)進(jìn)行不斷的更新和構(gòu)建，以往陳舊的隧道和連接將處于銷毀和拆除狀態(tài)。隨著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，隧道當(dāng)中的關(guān)系將會(huì)變得逐漸復(fù)雜，處理難度也會(huì)隨之提升。對于隧道的處理可以劃分為創(chuàng)建與拆除兩種類型。為了使移動(dòng)路由問題得到切實(shí)良好的解決，可以利用模擬動(dòng)態(tài)家鄉(xiāng)代理的方式，為用戶提供更加妥善便捷的服務(wù)。對此，應(yīng)建立家鄉(xiāng)動(dòng)態(tài)模型，在IETF RFC2002的基礎(chǔ)上，該模型對家鄉(xiāng)與路由之間的關(guān)系進(jìn)行了充分反映，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和密鑰之間的轉(zhuǎn)換。通過具體的實(shí)驗(yàn)研究能夠看出，此種方式的效果十分明顯，并且操作過程具有較強(qiáng)的安全性與可靠性。在眾多移動(dòng)用戶當(dāng)中，移動(dòng)路由不但能夠?qū)崿F(xiàn)為外地代理提供所需服務(wù)，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)對各種地點(diǎn)、網(wǎng)路的移動(dòng)地質(zhì)和通信信息之間進(jìn)行自由的轉(zhuǎn)變和切換。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文主要對地鐵系統(tǒng)中的Wi-Fi移動(dòng)和漫游進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對其中各項(xiàng)模塊的功能進(jìn)行分析，并且針對漫游的工作原理，以及電工學(xué)會(huì)中提出的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和要求，對目前地鐵中的通信質(zhì)量問題進(jìn)行了研究，并提出了解決方案，該方案經(jīng)過具體的實(shí)踐檢驗(yàn)后，獲得十分良好的應(yīng)用效果，產(chǎn)生了較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對促進(jìn)我國地鐵行業(yè)的發(fā)展起到了顯著的促進(jìn)作用。

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